《振动测试》PPT课件

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1、第七章振动测试第一节概述第二节惯性式传感器的力学模型第三节振动测量传感器第四节振动测量系统及其标定第五节激振试验设备及振动信号简介第一节概述机械振动是工业生产和日常生活中极为常见的现象。很多机械设备和装置内部安装着各种运动的机构和零部件（都是弹性体），在运行时由于负载的不均匀、结构的刚度各向不等、表面质量不够理想等原因，使得工作时不可避免地存在着振动现象。在许多情况下，这种振动是有害的。但在某些情况下，振动也有可被利用的一面。机械振动测试是现代机械振动学科的重要组成部分，它是研究和解决工程技术中许多动力学问题必不可少的手段。机械振动测试，用于不同目的，大致可分为两类：1）寻找振源，减少或消

2、除振动，即消除被测量设备和结构所存在的振动。2）测定结构或部件的动态特性以便改进结构设计，提高抗振能力。第二节惯性式传感器的力学模型一、惯性式测振传感器的力学模型与特性分析1．质量块受力所引起的受迫振动单自由度系统单自由度系统在质量块受力时所引起的受迫振动运动方程频率响应函数幅频特性相频特性2．基础运动所引起的受迫振动设基础的绝对位移为z1，质量m的绝对位移为z0，则质量块上所受的力为当质量块对基础发生相对运动，则质量块的相对位移为将其代入上式，则有频率响应幅频特性相频特性当时，，质量块几乎跟随着基础一起振动，两者相对运动极小。当时，，质量块和壳体之间的相对运动（输出）和基础的振动（输入）

3、近乎相等。这表明质量块在惯性坐标中几乎处于静止状态。该现象被广泛应用于测振仪器中。就高频和低频两频率区域而言，系统的响应特性类似于“高通”滤波器，但在共振频率附近的频率区域，则根本不同于“高通”滤波器，输出位移对频率、阻尼的变化都十分敏感。特性分析：1）在使用时，一般取，即传感器惯性系统的固有频率远低于被测振动的下限频率。此时其幅值，不产生畸变，。2）选择适当阻尼，可抑制处的共振峰，使幅频特性平坦部分扩展，从而扩大下限的频率。例如，当取时，若允许误差为±2％，下限频率可为；若允许误差为±5％，下限频率则可扩展到。增大阻尼，能迅速衰减固有振动，对测量冲击和瞬态过程较为重要，但不适当地选择阻尼

4、会使相频特性恶化，引起波形失真。当时，相频曲线在附近接近直线，称为最佳阻尼。3）该种传感器测量上限频率在理论上是无限的，但在实际应用中则要受到具体仪器结构和元器件的限制，因此上限不能太高，下限频率则受弹性元件的强度和惯性块尺寸、质量的限制，使不能过小。因此该种传感器的频率范围是有限的。幅频曲线上幅值比最大处的频率称为位移共振频率。令，得位移共振频率速度共振频率加速度共振频率位移传感器的工作范围速度传感器的工作范围加速度传感器的工作范围二、单自由度振动系统受迫振动小结第三节振动测量传感器测振传感器的分类：▲按是否与被测件接触：接触式和非接触式。接触式传感器：磁电式速度传感器、压电式加速度计非

5、接触式传感器：而电容传感器、涡流传感器▲按所测的振动性质：绝对式和相对式。绝对式传感器：测振时，其壳体和被测物固接，壳体的振动视等于被测物的振动，也即传感器的输入。壳体对传感器内的质量块的相对运动量用来描述被测物体的绝对振动量并作为力学模型的输出，供有关的机一电转换元件转换成电量，成为传感器的输出。相对式传感器：其壳体和测量体分别与不同被测件联系，其输出是描述此两试件间的相对振动。惯性式传感器的力学模型对于测振传感器的要求：1）有较高的灵敏度；2）在测量的频率范围内有平坦的幅频特性曲线以及与频率成线性关系的相频特性曲线；3）传感器的质量小。固定在被测对象上的惯性式传感器将作为附加质量使整个

6、系统的振动特性发生变化，这些变化可近似地用下列两式表示只有当时，的影响才可忽略。在对轻小结构测振或作模态实验时，由于占的相当比例，需要对附加质量加以特别考虑。振动的位移、速度、加速度之间保持简单的微积分关系，所以在许多测振仪器中往往带有简单的微积分网络，根据需要可作位移、速度、加速度之间的切换。一、涡流位移传感器特点：线性范围大、灵敏度高、频率范围宽、抗干扰能力强、不受油污等介质影响以及非接触测量等。应用：汽轮机组、空气压缩机组等回转轴系的振动监测、故障诊断等。1—壳体2—框架3—线圈4—保护套5—添料6—螺母7—电缆涡流传感器是由固定在聚四氟乙烯或陶瓷框架中的扁平线圈组成。二、电容传感器

7、非接触式电容传感器常用于位移测量中，其测量内容与涡流位移传感器相近。接触式电容传感器常用于振动测量。K-Beam电容式加速度计由硅敏感元件、模拟专用集成电路（ASIC）、调节器、放大器，滤波器，供电系统，信号调节电路及外壳、插头电缆等组成。硅敏感元件与上，下极板构成两个电容器，传感器内部封装的气体（氮气）起阻尼作用。质量-弹簧系统对振动的响应取决于它相对两个电极的位置。测量信号经解调后，输出对应正比于加速度的电压信号。电